[發(fā)明專利]膜厚分布測定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280064366.4
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN104011499A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 桑原登
• 申請（專利權(quán)）人: 信越半導(dǎo)體株式會社
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06;H01L21/66;H01L27/12
• 代理公司: 北京冠和權(quán)律師事務(wù)所 11399
• 代理人: 朱健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種膜厚分布測定方法，其利用反射光譜法來測定半導(dǎo)體器件所使用的帶兩層薄膜晶片的膜厚分布。

背景技術(shù)

近年來，伴隨著設(shè)計規(guī)則的微細(xì)化，開始使用絕緣體上硅(Silicon-On-Insulator，SOI)晶片，該SOI晶片用于全耗盡絕緣體上硅(Fully?Depleted?SOI，F(xiàn)D-SOI)器件、鰭式場效晶體管(Fin?Field?Effect?Transistor，F(xiàn)inFET)器件、以及硅納米線晶體管(Silicon?Nanowire?Transistor)等SOI器件，且具有要求特別高的膜厚均勻性的超薄薄膜的SOI層。在這些器件中，SOI膜厚和埋入式氧化膜(Buried?Oxide?Film，BOX膜)厚的均勻性在決定晶體管的特性方面，成為重要的指標(biāo)。

算出在基片的表面具有薄膜這種帶薄膜晶片的薄膜的膜厚分布的現(xiàn)有膜厚測定方法，通常是利用橢圓偏振光譜法、反射光譜法來測定每個點(diǎn)的膜厚，而能夠以高處理能力(Through-put)且以高精度對晶片整個面進(jìn)行膜厚分布測定的膜厚分布測定裝置尚未市場銷售。

在利用橢圓偏振光譜法、反射光譜法的點(diǎn)測定中，在每個測定點(diǎn)獲取某波長范圍(通常為可見光區(qū))的光譜，并針對該光譜與模型膜構(gòu)造擬合(fitting)，而求出各測定點(diǎn)的膜厚。因此，若要以高處理能力且以高精度對晶片整個面進(jìn)行測定，則測定點(diǎn)個數(shù)過度增加，因此，受計算量和時間的限制，而現(xiàn)實(shí)中不可能進(jìn)行測定。

而且，為了進(jìn)行光譜測定，寬波長范圍的波長區(qū)域必不可少，因此，提高空間分辨率而進(jìn)行多點(diǎn)膜厚測定，實(shí)際上是不可能的。

這樣，以高密度、高精度、且以較短時間進(jìn)行SOI晶片等的帶薄膜晶片的膜厚分布的測定，成為了問題。

再有，在專利文獻(xiàn)1中，記載有一種方法，該方法利用反射光譜法并使用紫外光波長區(qū)的兩個波長的光，同時測定SOI層和BOX層這兩個層。

在專利文獻(xiàn)2中，公開有一種技術(shù)，該技術(shù)是向SOI照射白色光，并將反射光按照各波長分光，且根據(jù)各波長的干涉信息算出SOI層膜厚。

在專利文獻(xiàn)3中，記載有一種方法，該方法其目的在于以更高的精度來測定在基片上形成有多個層的被測定物的膜厚，該方法主要使用一種在紅外光帶具有波長成分的光源，并反復(fù)計算各波長的理論反射率(光譜)，通過擬合而決定測定對象的膜厚。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開平7-55435號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特開2002-343842號公報

專利文獻(xiàn)3：日本特開2010-2327號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的問題

本發(fā)明是鑒于如上所述的問題而完成的，其目的在于提供一種膜厚分布測定方法，該方法使用反射光譜法能夠以高密度、高精度、且以較短時間測定帶薄膜晶片的膜厚分布。

用于解決問題的方案

為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種膜厚分布測定方法，該方法利用反射光譜法而測定帶薄膜晶片的第一薄膜的膜厚分布，該帶薄膜晶片具有形成于基片的表面上的第一薄膜、以及形成于該第一薄膜的表面上的第二薄膜，上述膜厚分布測定方法其特征在于，包括：通過模擬算出量變曲線(Profile)P1的工序，該量變曲線P1表示上述測定對象的帶薄膜晶片對于可見光波長以上波長區(qū)域的光的反射率的波長相關(guān)性；通過模擬算出量變曲線P21的工序，該量變曲線P21表示具有僅比上述測定對象的帶薄膜晶片的上述第二薄膜的設(shè)定膜厚T2薄或厚t[nm]的第二薄膜的帶薄膜晶片對于可見光以上波長區(qū)域的光的反射率的波長相關(guān)性；算出上述所算出的雙方量變曲線P1、P21之差即量變曲線P31(＝P21－P1)，并求出該所算出的差值即量變曲線P31成為零時的波長λ1的工序；選擇包括上述所求出的波長λ1的波段作為利用上述反射光譜法的膜厚分布測定所使用的光的波段的工序；以及，向上述測定對象的帶薄膜晶片的表面照射光，僅將來自該帶薄膜晶片的表面的反射光中的上述所選擇的波段的反射光作為測定對象，或者向上述測定對象的帶薄膜晶片的表面照射上述所選擇的波段的光，將來自該帶薄膜晶片的表面的全部反射光作為測定對象，并利用反射光譜法而測定上述第一薄膜的膜厚分布的工序。

若為這種膜厚分布測定方法，則能夠使用反射率對于第二薄膜的膜厚變動并不變動的波段的光并利用反射光譜法進(jìn)行測定，能夠以高密度、高精度、且以較短時間測定第一薄膜的膜厚分布。

此時，在選擇包括上述所求出的波長λ1的波段的工序中，最好從波長λ1±50[nm]的范圍內(nèi)選擇上述波段。